Projeto e desenvolvimento de um microinversor buck de elevado rendimento conectado à rede elétrica com filtro LCL
Resumo
Os microinversores são pequenos módulos fotovoltaicos monofásicos de geração de energia que se
conectam diretamente a um painel fotovoltaico e a rede elétrica, que normalmente são compostos por
um estágio CC-CC e um estágio CC-CA. A topologia do microinversor escolhida é com link CC, por
sua simplicidade e por assegurar que somente componentes de corrente em alta frequência circulem
pelo transformador do estágio CC-CC. Neste trabalho é abordada uma topologia de MIC com destaque
para o estágio CC-CA, aonde é apresenta uma contribuição no desenvolvimento de microinversores
com elevada eficiência na conversão de energia. Um dos principais objetivos é reduzir as perdas no
estágio CC-CA por meio da utilização de um inversor buck em conjunto com um filtro LCL. O
inversor tipo buck consiste na inclusão de apenas um interruptor em série com a ponte H de
interruptores. Desta forma, o interruptor adicional é responsável por produzir uma forma de onda de
corrente senoidal em módulo (sempre positiva) que é desdobrada (unfolded) pelos interruptores da
ponte H. Portanto, o sistema opera com apenas um interruptor em alta frequência para fazer a
modulação por largura de pulso, de maneira que os demais interruptores do inversor em ponte
completa operem na frequência da rede, desdobrador (unfolding). Para se aumentar a densidade de
potência deve-se aumentar a atenuação do filtro, reduzindo-se tanto o volume dos componentes quanto
as perdas em condução do mesmo. Com base nisso, escolheu-se um filtro de terceira ordem LCL que
possui uma atenuação de 60 dB/dec. O controle da corrente utiliza um controlador multi-ressonante o
qual rastreia a referência senoidal em 60 Hz e também compensa os componentes harmônicos de
corrente presentes nas frequências múltiplas da fundamental 3ª 5ª e 7ª. Além disto, para contornar os
problemas de estabilidade referentes à resposta do filtro LCL é proposto uma malha de amortecimento
ativo, a qual não necessita de elementos passivos nem de sensores adicionais para a realização da
mesma, o que aumenta a eficiência e reduz os custos associados ao sistema. Em virtude de utilizar um
microinversor com link CC uma malha externa de controle de tensão é implementada para regular a
tensão do barramento capacitivo o qual é composto por um capacitor de filme ao invés de um
capacitor eletrolítico, o que tende a elevar a vida útil do sistema. Resultados experimentais de um
protótipo de 200 W demonstram a viabilidade da proposta. Por fim, é avaliado, segunda a norma
europeia de eficiência, a comparação entre a eficiência do microinversor com amortecimento ativo e
com amortecimento passivo.
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